Institutul de Cercetare de Fizică Nucleară poartă numele. D.V. Universitatea de Stat Skobeltsyn din Moscova. M.V. Lomonosov (SINP MSU) propune o nouă metodă de îndepărtare a oxigenului bazată pe inițierea reacțiilor radicale oxidative în lanț în apă. La SINP MSU au fost dezvoltate generatoare de amestec ozon-hidroxil, care fac posibilă inițierea reacțiilor radicale în lanț de oxidare a impurităților din apă. Procesul de oxidare în lanț a unei soluții de fenol și compuși fenolici a fost observat experimental. apa reziduala*. Se propune utilizarea a două procese care conduc la dezoxigenarea apei: purjarea apei cu un gaz care nu conține oxigen; reacții radicale în lanț. Schema de instalare este prezentată în Fig. 1.

Instalația constă dintr-un generator de radicali, o pompă ejector (E), un rezervor tampon și conducte. Să considerăm că debitul de apă tratată este de 50 m3/h. 10% apă, adică 5 m3/h, alimentat la ejector, care aspiră amestecul de gaz din generator. O descărcare electrică flash corona arde în generatorul de radicali, curentul de descărcare este de 15 mA, consumul de energie este de 150 W. Toate cavitățile de gaz ale instalației sunt purjate cu gaz natural înainte de a porni descărcarea. Gazul este amestecat cu lichid în ejector. Debitul amestecului gaz-apă de la ejector intră în rezervorul tampon, unde este amestecat cu fluxul principal de apă și ulei. Se adaugă ulei ca substanță principală care va interacționa cu oxigenul.

Consumul de ulei, ținând cont de solubilitatea acestuia (50 mg/l, sau 50 g/m3) cu un debit de apă de 50 m3/h, va fi de 2,5 l/h. Gazul natural circulă în interiorul instalației: este aspirat din generatorul de radicali de un ejector, amestecat cu apă în ejector, separat de apă într-un rezervor tampon și returnat la generatorul de radicali printr-o conductă de retur. Oxigenul, separat de apă și transportat de gazul din rezervorul tampon, arde o parte din gazul natural la electrozii generatorului de radicali. Viteza de circulație a gazului este egală cu viteza de circulație a apei prin ejector (5 m3/h), în timp ce gazul este consumat puțin și aproape tot vine din rezervorul tampon înapoi la generator. Consumul de gaz este compensat prin completarea cu gaze naturale.

Pentru a face acest lucru, puteți organiza purjarea cu gaz prin sistemul cu aprinderea unei torțe în fluxul de ieșire după purjare. Volumul rezervorului tampon trebuie să fie astfel încât timpul de retenție a apei să fie mai mare decât timpul de eliminare a oxigenului. Acest timp poate fi de până la 15 minute (ținând cont de inexactitățile în estimările numerice), adică. volumul containerului - 10-15 m3. Caracteristicile aproximative ale instalatiei propuse pentru eliminarea oxigenului din apa sunt urmatoarele: debit apa - 50 mc/h; puterea consumată de generatorul de radicali este de 150 W; consum ulei - 2,5 l/h; consum de gaz (pentru oxidare si drenaj) - 500-1000 l/h; volum rezervor tampon - 10-15 m3. Specificațiile exacte de instalare depind de nevoile clientului.

Constantele necesare calculului instalatiilor trebuie obtinute in urma unor activitati de cercetare si dezvoltare. SINP MSU produce generatoare de radicali cu o putere de 50 până la 150 W, destinate oxidării impurităților din apă. Ele pot fi modificate pentru a genera radicali organici. Pompele de evacuare sunt, de asemenea, proiectate și fabricate la SINP.

* Trebuie remarcat faptul că cel mai simplu și mod ieftin obţinerea apei care nu conţine oxigen este utilizarea apei din surse subterane unde nu există oxigen. Metodele tradiționale de îndepărtare a oxigenului din apă, precum și procesul de oxidare în lanț a soluției de fenol și a apei reziduale fenolice sunt discutate în articolul „Eliminarea oxigenului din apă” de pe site-ul web http://depni.sinp.msu.ru/~piskarev / în secțiunea „Proiecte care necesită investiții”.

uneori este necesară legarea oxigenului şi a dioxidului de carbon. Dezaerarea poate fi efectuată folosind diferite metode. Chiar și cu echipamente de dezaerare (dezaerator), poate fi necesar să se reducă în continuare concentrația de oxigen dizolvat și dioxid de carbon folosind .

Metode de dezaerare a apei de alimentare în încăperile cazanelor

. Utilizarea reactivilor

Pentru a lega oxigenul în apă de alimentare și de alimentare, pot fi utilizate sisteme complexe care nu numai că reduc concentrația de oxigen și dioxid de carbon la valori standard, dar și stabilizează pH-ul apei și previn formarea depunerilor. Astfel, calitatea cerută a apei din rețea poate fi atinsă fără utilizarea unor echipamente speciale de dezaerare.

. Dezaerare chimică

Esența dezaerării chimice este adăugarea de reactivi în apa de alimentare, care fac posibilă legarea gazelor corozive dizolvate conținute în apă. Pentru cazane de apa calda Vă recomandăm să utilizați un reactiv complex inhibitor de coroziune și depuneri. Pentru a elimina oxigenul dizolvat din apă în timpul tratării apei pentru cazane de abur - , care permite adesea operarea fără dezaerare. Dacă dezaeratorul existent nu funcționează corect, vă recomandăm să utilizați un reactiv pentru a corecta chimia apei. Pentru producția de alimente Reactivul Advantage 456 este de asemenea recomandat

. Dezaeratoare atmosferice cu alimentare cu abur

Pentru dezaerarea apei în încăperile cazanelor cu cazane cu abur Se folosesc în principal dezaeratoare atmosferice termice în două etape (DSA), care funcționează la o presiune de 0,12 MPa și o temperatură de 104 °C. Un astfel de dezaerator constă dintr-un cap de dezaerare având două sau mai multe plăci perforate, sau alte dispozitive speciale, datorită cărora sursa de apă, spartă în picături și jeturi, cade în rezervorul de acumulare, întâmpinând abur care se deplasează în contracurent pe drum. În coloană, apa este încălzită și are loc prima etapă a dezaerarii acesteia. Astfel de dezaeratoare necesită instalarea cazanelor de abur, care complică circuitul termic al cazanului de apă caldă și circuitul de tratare chimică a apei.

. Dezaerare în vid

In camerele cazanelor cu cazane de apa calda De regulă, se folosesc dezaeratoare cu vid, care funcționează la temperaturi ale apei de la 40 la 90 °C.
Dezaeratoarele cu vid au multe dezavantaje semnificative: consum mare de metal, număr mare echipamente auxiliare suplimentare (pompe de vid sau ejectoare, rezervoare, pompe), necesitatea de a fi amplasate la o înălțime semnificativă pentru a asigura funcționarea pompelor de completare. Principalul dezavantaj este prezența unei cantități semnificative de echipamente și conducte care sunt sub vid. Ca urmare, prin etanșările arborelui pompelor și fitingurilor se scurg conexiuni cu flanșăși îmbinările sudate, aerul intră în apă. În acest caz, efectul de dezaerare dispare complet și este chiar posibilă creșterea concentrației de oxigen din apa de adaos față de cea inițială.

. Dezaerare termică

Apa conține întotdeauna gaze agresive dizolvate, în principal oxigen și dioxid de carbon, care provoacă coroziunea echipamentelor și conductelor. Gazele corozive intră în apa sursă ca urmare a contactului cu atmosfera și a altor procese, de exemplu, schimbul de ioni. Oxigenul are principalul efect coroziv asupra metalului. Dioxidul de carbon accelerează acțiunea oxigenului și are, de asemenea, proprietăți corozive independente.

Pentru a proteja împotriva coroziunii gazelor, se utilizează dezaerarea (degazarea) apei. Cea mai răspândită este dezaerarea termică. Când apa este încălzită la presiune constantă, gazele dizolvate în ea sunt eliberate treptat. Când temperatura crește până la temperatura de saturație (fierbere), concentrația gazelor scade la zero. Apa este eliberată de gaze.

Subîncălzirea apei la temperatura de saturație corespunzătoare unei presiuni date crește conținutul rezidual de gaze în ea. Influența acestui parametru este foarte semnificativă. Subîncălzirea apei chiar și cu 1 °C nu va permite îndeplinirea cerințelor „PUBE” pentru apa de alimentare a cazanelor cu abur și apă caldă.

Concentratia gazelor dizolvate in apa este foarte scazuta (de ordinul mg/kg), deci nu este suficient sa le separam de apa, dar este importanta si scoaterea lor din dezaerator. Pentru a face acest lucru, este necesar să furnizați exces de abur sau vapori către dezaerator, în exces față de cantitatea necesară pentru a încălzi apa până la fierbere. Cu un consum total de abur de 15-20 kg/t apa tratata, evaporarea este de 2-3 kg/t. Evaporarea redusă poate degrada semnificativ calitatea apei dezaerate. In plus, rezervorul dezaeratorului trebuie sa aiba un volum semnificativ, asigurandu-se ca apa ramane in el cel putin 20 ... 30 de minute. Este nevoie de mult timp nu numai pentru îndepărtarea gazelor, ci și pentru descompunerea carbonaților.

Pentru selectarea independentă a reactivilor

Obțineți sfaturi privind selecția:

Completați

V.V. Volkov, I.V.Petrova, A.B.Yaroslavtsev, G.F.Tereshchenko

În ciuda faptului că conținutul de oxigen dizolvat în apă este relativ scăzut (în condiții normale aproximativ 8 mg/l), în microelectronică, energie și industria alimentară Sunt stabilite cerințe destul de stricte pentru a reduce concentrația acestuia în apele de proces la un nivel de câțiva µg/l. De exemplu, în industria alimentară, oxigenul conținut în apă deteriorează calitatea unui număr de produse, în special, determină o scădere a rezistenței la îmbătrânire a berii. În sectorul energetic, pentru a reduce coroziunea și depunerile de calcar pentru a crește durata de viață a rețelelor și echipamentelor de încălzire cu 10 ani sau mai mult, conținutul de oxigen din apă ar trebui să fie la nivelul de 5 μg/l.

Cele mai stricte cerințe pentru calitatea apei ultrapure sunt propuse de industria semiconductoarelor - în unele cazuri nivelul necesar nu trebuie să depășească 1 µg/l. Toate întreprinderile din industria microelectronică astăzi consumă deja o cantitate imensă de apă ultrapură. Apa ultrapură nu este pe piață ca produs comercial. În industria microelectronică, este produs direct la întreprinderi și furnizat prin conducte către atelierele unde este utilizat. În prezent, apa ultrapură este adesea folosită pentru spălarea substraturilor de siliciu în fabricarea circuitelor integrate. Prezența oxigenului dizolvat determină formarea unui strat de oxid pe suprafața substratului, a cărui viteză de creștere depinde de timpul de interacțiune a apei cu suprafața și de concentrația de oxigen dizolvat. Formarea stratului de oxid are loc chiar și atunci când se utilizează apă ultrapură cu niveluri scăzute de oxigen dizolvat de 40-600 µg/L.

Eliminarea oxigenului dizolvat din apă poate fi realizată atât prin metode fizice, cât și prin metode chimice. Metodele chimice permit purificarea profundă cu reactiv a apei din oxigenul dizolvat. Cu toate acestea, metodele chimice tradiționale (reducerea cu hidrat de hidrazină sau sulfit de sodiu la temperaturi ridicate) au un dezavantaj semnificativ - introducerea de impurități (reactivi) în apă în timpul procesului de purificare.

Metodele fizice tradiționale, cum ar fi degazarea termică, degazarea în vid sau dezaerarea cu bule de azot sunt costisitoare, necesită dimensiuni mari ale instalațiilor și au o suprafață activă mică pe unitate de volum. În plus, este destul de dificil să se reducă concentrațiile de oxigen dizolvat de la câteva părți per milion la câteva părți pe miliard folosind aceste abordări.

Utilizarea contactoarelor cu membrană face posibilă obținerea unor grade mai profunde de purificare și are o serie de avantaje: o creștere semnificativă a suprafeței gaz-lichid pe unitatea de volum, viteze mari de transfer de masă, lipsa dispersiei între faze și posibilitatea de detartrare. (designe modulare). Aceste avantaje fac metodele cu membrane alegere atractivă printre alte metode fizice disponibile pentru îndepărtarea oxigenului. De exemplu, la centralele nucleare din Coreea de Sud (Kori și Wolsung) au fost instalate recent sisteme noi de tratare a apei constând din două module de contactoare cu membrană compactă cu o suprafață totală de 260 m 2. Această tehnologie face posibilă reducerea conținutului de oxigen dizolvat în apele de proces ale centralelor nucleare la 0,39 și, respectiv, 0,18 mg/l, prin suflare fizică cu un gaz purtător și evacuare la 50 o C.

Cu toate acestea, astfel de metode au o serie de dezavantaje, de exemplu, evaporarea parțială a apei în timpul procesului, consumul ridicat de gaz inert (de exemplu, azot) sau abur, utilizarea echipamente suplimentare pentru a crea și menține un vid tehnic. În plus, pentru a obține grade ridicate de purificare a apei din oxigenul dizolvat (mai puțin de 1 µg/l), este necesară utilizarea sistemelor în două etape: o etapă preliminară - reducerea la 100 µg/l și purificarea finală la un nivel de 1 µg/l și mai jos.

O metodă chimică promițătoare pentru îndepărtarea oxigenului dizolvat este procesul de reducere catalitică a oxigenului cu hidrogen pe un catalizator de paladiu pentru a forma apă. Un dezavantaj semnificativ al acestor metode este necesitatea presaturarii apei cu hidrogen. Această problemă este parțial rezolvată astăzi în industrie prin utilizarea duzelor speciale sau contactoarelor cu membrană. Astfel, metodele existente de îndepărtare catalitică necesită un proces în două etape: dizolvarea preliminară a hidrogenului în apă și reducerea ulterioară a oxigenului dizolvat în apă cu hidrogen pe un catalizator de paladiu.

Recent, Institutul de Sinteză Petrochimică a numit după A.V Topchiev RAS (INHS RAS) împreună cu Organizația Olandeză pentru Aplicații cercetarea stiintifica(TNO) a dezvoltat și brevetat o metodă de depunere a paladiu-metal pe suprafața exterioară a membranelor polimerice hidrofobe. Tehnologia dezvoltată de aplicare a unui catalizator de paladiu pe suprafața exterioară a membranelor poroase sub formă de particule nanometrice a făcut posibilă combinarea într-un singur modul a avantajelor contactoarelor gaz-lichid extrem de eficiente cu o adâncime mare de purificare a apei caracteristică chimică. reactoare (Fig. 1). Un avantaj important al acestei abordări combinate este implementarea unui proces într-o singură etapă pentru îndepărtarea oxigenului dizolvat din apă la temperatura camerei fără stadiul de barbotare a hidrogenului în apă.

Principiul de funcționare este că apa care conține oxigen dizolvat spăla membrana din exterior, iar hidrogenul, folosit ca agent reducător, este furnizat în interiorul membranei poroase de fibre goale și difuzează prin porii membranei către suprafața exterioară paladizată, unde reacția de reducere a oxigenului cu hidrogen are loc formarea moleculelor de apă.

Fig.1. Principiul eliminării într-o singură etapă a oxigenului dizolvat din apă într-un contactor/reactor cu membrană.

Metoda dezvoltată de aplicare a paladiului pe suprafața exterioară a membranelor polimerice face posibilă obținerea de membrane catalitice cu o cantitate de paladiu mai mică de 5% în greutate. Conform datelor microscopiei electronice cu scanare, este clar că paladiul este situat pe partea exterioară a membranei (Fig. 2), în timp ce difracția cu raze X, metodele EDA și EXAFS au demonstrat că paladiul de pe suprafața fibrelor goale este doar în formă metalică cu o dimensiune a particulei de ordinul 10-40 nm.

Fig.2. Suprafata exterioara Membrane poroase din fibre goale din polipropilenă care conțin Pd: a – microscopie optică (mărire de 70 ori), b – microscopie electronică cu scanare (mărire de 8500 ori).

Metoda de aplicare dezvoltată a fost adaptată cu succes la un contactor comercial cu membrană neseparabil Liqui-Cel Extra Flow (1,4 m2; SUA). Pentru a studia procesul de îndepărtare a oxigenului dizolvat din apă, a fost utilizat un mod de gaz, în care suflarea fizică a fost complet eliminată și îndepărtarea a fost posibilă numai printr-o reacție de reducere catalitică. Când se furnizează hidrogen, se observă o scădere bruscă a concentrației de oxigen în apă la temperatura camerei numai datorită reacției catalitice.

Fig.3. Dependența concentrației de oxigen dizolvat în apă de timpul experimentului în regim de curgere: 1 – heliu (debit de apă 25 l/h); 2 – hidrogen (consum de apă 25 l/h); 3 – hidrogen (debit de apă 10 l/h).

În timpul testelor pilot ale unui contactor/reactor cu membrană catalitică în modul de recirculare a apei în sistem (temperatura 20 o C), concentrația de oxigen dizolvat în apă a fost redusă cu mai mult de 4 ordine de mărime la un nivel de 1 μg/l și mai mic. numai datorită reacţiei catalitice. Această implementare elimină inevitabilul consum mare de gaz sau abur în comparație cu procesul tradițional de suflare fizică. Rezultatele obținute îndeplinesc cele mai stricte cerințe ale industriei pentru apa ultrapură în prezent.

Testele pe termen lung (6 luni) au arătat o stabilitate ridicată a activității catalitice a contactoarelor cu membrană. S-a constatat că chiar și în cazul otrăvirii sau dezactivării catalizatorului, este posibilă re-depunerea paladiului pe suprafața membranelor unui contactor/reactor cu membrană în funcțiune.

În urma cercetărilor efectuate de Institutul de Chimie și Chimie al Academiei Ruse de Științe, împreună cu TNO, a fost dezvoltat un contactor/reactor cu membrană catalitică, care conține un catalizator de paladiu depus în mod special pe suprafața exterioară a poroaselor. membrane din fibre goale din polipropilenă. Mai mult, tehnica este adaptată în așa fel încât procesul de aplicare să fie realizat fără a demonta contactoarele industriale cu membrană, asigurând simplitatea și scalarea producției acestora la nivelul necesar. Costul procesului de depunere de paladiu poate fi estimat la 5-7 euro pe 1 m 2 de membrană.

Metoda dezvoltată într-o singură etapă pentru îndepărtarea oxigenului dizolvat este complet gata pentru comercializare și face posibilă obținerea de apă de proces ultrapură pentru diverse domenii ale microelectronică, energie și industria alimentară.

Oxigenul este îndepărtat din apă nu numai prin desorbție (fizică), ci și prin metode chimice. Legarea chimică a oxigenului în substanțe corozive-inerte se realizează în mai multe moduri, fiecare având la bază procese redox. Deoarece aceste procese sunt, de asemenea, caracteristice unui număr de metode tipice de tratare a apei, de exemplu, pentru purificarea de contaminanți biologici și sunt importante în evaluarea coroziunii materialelor structurale ale echipamentelor principale și auxiliare, vom analiza principalele prevederi ale acestora.

Reacțiile redox constau în procesele de oxidare (donarea de electroni substanțelor) și reducere (castigarea de electroni la substanțe). O substanță care își donează electronii în timpul unei reacții se numește agent reducător, iar o substanță care acceptă electroni este un agent oxidant. Unele substanțe pot exista sub forme oxidante și reducătoare și sunt capabile să se schimbe de la o formă la alta prin câștigarea sau pierderea de electroni. Cu excepția oxigenului și a hidrogenului, care sunt agenți oxidanți și respectiv reducători, substanțele rămase, în funcție de condiții, pot fi fie agenți oxidanți, fie agenți reducători, care se caracterizează prin potențialul redox al sistemului de reacție sau potențialul redox. Potențialul redox depinde de activitatea formei redox în conformitate cu ecuația Nornst:

unde n este numărul de electroni care participă la reacția redox; k – parametru în funcție de temperatură; E 0 este potenţialul standard care determină egalitatea activităţilor formelor oxidantă şi reducătoare.

Potențialul redox servește ca măsură a abilităților de oxidare și reducere ale unui sistem. Cei mai puternici agenți oxidanți sunt ionii și, utilizați pentru a determina oxidarea permanganatului sau dicromat, precum și fluor, ozon și clor.

Metodele chimice pentru îndepărtarea gazelor dizolvate din apă implică legarea lor în noi compuși chimici. Reglarea strictă a conținutului de oxigen la utilizarea regimurilor reducătoare de apă în circuitele centralelor termice cu cazane cu tambur și în rețelele de încălzire determină necesitatea folosirii nu numai a metodelor fizice de degazare, ci și a metodelor chimice de dezoxigenare suplimentară bazate pe reacții redox.

Agenții reducători utilizați includ reactivi precum sulfit de sodiu, hidrazină și grupări redox create pe polimeri insolubili în apă cu greutate moleculară mare.

Tratarea apei cu sulfit de sodiu se bazează pe reacția de oxidare a sulfitului cu oxigenul dizolvat în apă:

2Na2SO3 + O22Na2SO4.

Reacția se desfășoară destul de repede la o temperatură a apei de cel puțin 80 0 C și pH ≤ 8. Această metodă de deoxigenare este utilizată numai pentru cazanele de medie presiune (3 - 6 MPa) și pentru apa de reintegrare a rețelei de încălzire, deoarece la temperaturi peste 275 0 C și presiune mai mare 6 MPa sulfitul suferă hidroliză și procesul de autooxidare - autovindecare:

Na2S03 + H2O2NaOH + S02; 4Na2SO3Na2S + 3Na2SO4.

Pentru cazanele cu flux direct și cazanele cu tambur cu parametri înalți și ultra-înalți, apa este dezoxigenată cu hidrazină sub formă de hidrat de hidrazină (N 2 H 4 ∙ H 2 O), care nu crește conținutul de sare al apei.

N2H4∙ H2OO23H2O + N2.

Principalii factori care determină viteza acestei reacții sunt temperatura, pH-ul, excesul de hidrazină și prezența catalizatorilor. Astfel, la o temperatură de 105 0 C, pH = 9 ÷ 9,5 și un exces de hidrazină de 0,02 mg/kg, timpul pentru legarea completă a oxigenului este de 2 - 3 secunde. La pH< 7 гидразин практически не связывает кислород. При рН = 9 ÷ 11 достигается максимум скорости реакции. Органические катализаторы интенсифицируют реакцию, повышая скорость взаимодействия в 25 – 100 раз. Каталитически влияют на скорость реакции также соединения меди и некоторых других металлов.

În apa cazanului și supraîncălzitoare, excesul de hidrazină se descompune pentru a forma amoniac:

3N2H44NH3 + N2.

În prezența oxizilor metalici, este posibilă și descompunerea hidrazinei cu eliberarea de H2:

3N2H42NH3 + 3H2 + 2N2.

Reacțiile redox pot fi efectuate prin filtrarea apei prin substanțe cu moleculare înaltă insolubile în apă care conțin grupări redox capabile de oxidare și reducere reversibilă. Un exemplu de astfel de substanțe sunt schimbătoarele electrice de ioni (EI), utilizate în schemele de deoxigenare a apei suplimentare în rețelele de încălzire care a trecut printr-o etapă preliminară de dezaerare termică. EI se obține prin introducerea lui în structura unui schimbător de ioni în timpul sintezei materialului. Pe astfel de rășini, este posibilă apariția simultană și independentă a proceselor de schimb ionic și redox. EI poate fi obținut pe bază de cupru și bismut.

Factorul determinant la alegerea tipului de schimbător de ioni pentru ambalarea substanțelor redox pe acesta este capacitatea matricei de a ține ferm compușii depuși. Această capacitate depinde de semnul sarcinii de suprafață a schimbătorului de ioni.

Prelegerea nr. 10

Organizarea dezoxigenării chimice.

O soluție de sulfit de sodiu pentru tratarea apei de alimentare a cazanelor de medie presiune se prepară într-un rezervor protejat de contactul cu atmosfera. O soluție cu o concentrație de 3 - 6% este introdusă în conducta de alimentare din fața pompelor folosind dozatoare de spălătorie și piston. Doza de sulfit de sodiu pentru tratarea a 1 m3 de apă de alimentare după dezaerare termică se calculează folosind formula:

unde g este consumul de sulfit tehnic, g/m3;

Concentraţia oxigenului în apa tratată, g/m3;

k – exces de reactiv (2 – 3 g/m3);

La organizarea tratamentului cu hidrazină, este necesar să se țină cont de proprietățile hidratului de hidrazină. Hidrazină hidrat N 2 H 4 · H 2 O este un lichid incolor care absoarbe cu ușurință oxigenul, dioxidul de carbon și vaporii de apă din aer și este foarte solubil în apă. Hidrazina este toxică la concentrații mai mari de 40%, inflamabilă și este furnizată și depozitată ca soluție de 64% într-un recipient sigilat din oțel inoxidabil. Vaporii de hidrazină provoacă iritații ale căilor respiratorii și ale organelor vizuale; soluțiile de hidrazină acționează asupra pielii, prin urmare, atunci când se manipulează hidrazina, trebuie respectate cu strictețe normele de siguranță relevante.

Doza calculată de hidrazină ar trebui să ia în considerare nu numai consumul său pentru legarea oxigenului, ci și pentru interacțiunea cu oxizii metalici. Doza sa este calculată folosind formula:

g g = 3C 1 + 0,3 C 2 – 0,15 C 3,

unde g g este doza calculată de hidrat de hidrazină, mg/kg;

C 1 – C 3 – concentrația în apa de alimentare, respectiv, a compușilor de oxigen, fier și cupru, mg/kg.

Hidrazina este dozată în unul din două puncte: la aspirarea pompelor de alimentare sau în condensul turbinei în fața încălzitorului joasă presiune(PND). Cantitatea estimată de 100% hidrazină φ, mg/kg, necesară pentru încărcarea în rezervorul de prediluare se determină din raportul:

unde D este consumul de apă de alimentare, m 3 / h;

τ – timpul dintre reîncărcările rezervorului, ore.

O capacitate a rezervorului de 10 m 3 pentru hidrazină cu o concentrație de 20% asigură aproximativ două luni de alimentare cu reactiv pentru o centrală hidroelectrică (GRES) cu o capacitate de 3600 MW.

La un debit dat de apă de alimentare, debitul orar de reactiv d, kg/h, este calculat utilizând formula:

De obicei, concentrația în exces de hidrazină în apa de alimentare în timpul funcționării normale este de 0,03 – 0,06 mg/kg.

Să luăm în considerare tehnologia utilizării dezoxigenării chimice folosind exemplul utilizării unui schimbător de electroni cu oxid de fier (EI). EI de acest tip este capabil de deoxigenare și, în același timp, de dedurizare a apei în circuite cu dezaerare preliminară în vid. Dezaerarea prealabilă a apei asigură încălzirea acesteia la 60 - 80 0 C și îndepărtarea parțială a oxigenului dizolvat, ceea ce are un efect pozitiv asupra eficienței metodei luate în considerare. În condițiile de temperatură menționate, procesul se poate baza pe modele standard ale filtrelor schimbătoare de ioni. Când conținutul inițial de oxigen al apei tratate este de până la 1 mg/kg, schimbătorul de ioni electric asigură o reducere a conținutului de oxigen la 5 – 20 μg/kg.

Prezența hidroxidului de fier pe suprafața schimbătorului de electroion favorizează, de asemenea, îndepărtarea fierului.

Caracteristicile tehnologice date asigură o eficiență ridicată a utilizării acestui material pentru dezoxigenarea apei de completare într-o rețea de încălzire de tip închis.

Purificarea apei prin metode de distilare.

Metoda de distilare.

Purificarea (desalinizarea) apelor cu conținut ridicat de salinitate, inclusiv apa de mare, precum și prelucrarea soluțiilor de deșeuri foarte mineralizate în scop de protecție mediu– cea mai importantă sarcină științifică și tehnică.

Tratarea apelor și soluțiilor foarte mineralizate poate fi efectuată, în primul rând, prin îndepărtarea impurităților dizolvate din apă, care se realizează, de regulă, fără tranziții de fază ale solventului (apa) în stare de vapori sau solidă; în al doilea rând, prin metoda extragerii moleculelor de hidrogen dintr-o soluție, bazată pe modificarea stării lor de agregare (metoda distilare).

Prima modalitate de extragere a sărurilor din soluție pare teoretic mai convenabilă, deoarece fracția molară a impurităților dizolvate, chiar și foarte mineralizate, este de aproximativ 100 de ori sau de mai multe ori mai mică decât numărul de molecule de apă în sine. Cu toate acestea, dificultățile tehnice în implementarea acestei metode nu permit ca acest avantaj să fie realizat economic în toate cazurile.

Când este încălzit solutii apoase moleculele de apă dobândesc energie care depășește forțele de atracție moleculară și sunt transportate în spațiul de vapori. Când presiunea vaporilor saturați din apă devine egală cu presiunea exterioară, apa începe să fiarbă. Ionii și moleculele de substanțe dizolvate conținute în apă și în stare hidratată nu au o asemenea rezervă de energie și se transformă în vapori la presiuni scăzute în cantități foarte mici. Astfel, prin organizarea procesului de fierbere a soluțiilor apoase, este posibilă separarea solventului (apa) și a impurităților conținute în acesta. Distilarea (desalinizarea termică) se realizează în unități de evaporare (Figura 1), în care apa, prin primirea căldurii de la aburul primar furnizat sistemului de încălzire, este transformată în abur secundar, care este apoi condensat.

Figura 1 – Schema instalației de evaporare:

1 – linie primară de alimentare cu abur; 2 – sectia de incalzire; 3 – corp evaporator; 4 – conducta de refulare a aburului (secundar) generat; 5 – condensator; 6 – conducta primară de evacuare a condensului de abur; 7 – conductă de alimentare cu apă de alimentare; 8 – linie de purjare; 9 – linie de golire; 10 – linia de extragere a distilatului.

Aburul primar este de obicei preluat dintr-o turbină cu abur. Substanțele care poluează apa rămân în volumul de apă evaporată și sunt îndepărtate din vaporizator odată cu apa de evacuare (de purjare). Distilatul - condensat de abur secundar - conține doar o cantitate mică de impurități nevolatile care intră în el datorită antrenării prin picurare a apei evaporate (concentrat).

Presupunând, ca primă aproximare, că trecerea impurităților la abur secundar este nulă, vom estima, pe baza bilanțului de materiale din evaporator, concentrația de impurități în apa din evaporator C v. și în funcție de concentrația de impurități în apa de alimentare C p v și debitul de purjare R pr. Ecuația bilanțului material are forma:

R p.v · S p.v = R p · S p + R pr · S v.i,

unde R p.w – consumul de apă de alimentare (P p.w = P p + P pr);

R p – producerea de abur.

Considerând că C p = 0, (P p + P pr)C p.v = P pr C v.i, de unde .

Cu cât purjarea este mai mare, cu atât concentrația de impurități din apa din evaporator este mai mică (în purjare). Coeficientul de temperatură negativ de solubilitate al sărurilor de duritate în timpul evaporării apei, concentrația ionilor de Ca 2+, Mg 2+, , OH - până la limite depășind produsul solubilității CaCO 3, CaSO 4 și Mg(OH) 2 , este cauza formării calcarului pe suprafețele de transfer de căldură din evaporatoare . Formarea calcarului reduce performanța evaporatoarelor și înrăutățește performanțele lor tehnice și economice.

Instalațiile de evaporare pot fi cu o singură etapă sau cu mai multe etape. Dacă aburul secundar este condensat direct în condensatorul evaporatorului, atunci o astfel de instalație de evaporare este într-o singură etapă. În instalațiile cu mai multe etape (Figura 2), aburul secundar al fiecărei etape, cu excepția ultimei, este utilizat ca abur de încălzire pentru etapa următoare și se condensează acolo.

Figura 2 – Diagrama unei instalații de evaporare în mai multe etape:

1 – linie de alimentare cu abur de încălzire; 2 – 4 – evaporator, respectiv 1 – 3 trepte; 5 – linie secundară de evacuare a aburului; 6 – condensator; 7 – conducta de evacuare a condensului; 8 – conductă de alimentare cu apă de alimentare; 9 – încălzitor de apă de alimentare; 10 – linie de purjare.

Pe măsură ce numărul de etape crește, crește și cantitatea de condensat (distilat) obținută în instalația de evaporare dintr-o tonă de abur primar. Totuși, odată cu creșterea numărului de trepte, diferența de temperatură dintre încălzirea și aburul secundar scade, ceea ce necesită o creștere a suprafețelor specifice de schimb de căldură, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a dimensiunilor totale, a costurilor specifice metalului și a costurilor de instalare mai mari. .

O instalație în mai multe etape poate fi alimentată într-un circuit paralel, cu energie furnizată fiecărui evaporator de la un colector comun, dar mai des - într-un circuit secvenţial, așa cum se arată în Figura 2. În acest caz, toată apa de alimentare este furnizată la prima etapă a instalației, iar apoi, după evaporarea parțială a acesteia, apa curge în etapa următoare, iar din aceasta din urmă este evacuată în canalizare. Instalațiile de evaporare în mai multe etape sunt utilizate în centralele de căldură și electrice combinate cu pierderi totale și externe mari de abur și condens. Unitatile de evaporare cu o singura treapta sunt folosite la centralele electrice in condensare (CPP) cu pierderi mici (1 - 3%) si sunt incluse in schemele de tratare a apelor uzate de la statiile de tratare a apei cand deversarile sunt interzise.

În prezent, distilatul este produs în principal din apă care a fost înmuiată anterior cu ajutorul filtrelor schimbătoare de ioni, dar în unele cazuri se folosește apă care a suferit o prelucrare simplificată. Aburul furnizat vaporizatorului se numește primar, iar aburul generat din apa care intră în evaporator se numește secundar.

În evaporatoarele flash, aburul se formează nu prin fierbere, ci prin fierbere a apei, preîncălzită la o temperatură cu câteva grade mai mare decât temperatura de saturație a apei, în camera în care are loc formarea aburului. Nu necesită apă de alimentare de înaltă calitate, deoarece procesul de evaporare a apei în timpul fierberii are loc fără transfer de căldură prin suprafață. Cazanele flash sunt numite și unități adiabatice sau flash. Deoarece temperatura de saturație depinde de presiunea de saturație, atunci când fierberea se efectuează la o presiune sub atmosferică, este posibil să se organizeze funcționarea evaporatoarelor de tipul în cauză la temperaturi sub 100 0 C, ceea ce reduce probabilitatea formării calcarului.

Evaporator flash cu o singură treaptă cu circulație forțată funcționează după cum urmează (Figura 3).

Figura 3 – Evaporator rapid cu o singură treaptă cu circulație forțată.

Sursa de apă intră în condensatorul 1, după care o parte din ea este trimisă în camera de evaporare 3. Pompa de circulatie 5 preia apa din camera de evaporare si o pompeaza prin incalzitorul 6, returnand apa prin duza 2 in carcasa evaporatorului. Când gazele necondensabile sunt aspirate de ejectorul de abur 8, presiunea din cameră scade sub presiunea de saturație a aburului, rezultând evaporarea de pe suprafața picăturilor și a oglinzii. Separarea picăturilor de umiditate se realizează în dispozitivul 7. Distilatul este pompat din evaporator de către pompa 4, cantitatea sa în instalații cu o singură treaptă este aproximativ egală cu cantitatea de abur de condensare.

Evaporatoarele flash pot fi construite folosind un design în mai multe etape, care asigură un consum specific de căldură mai mic. În instalațiile de desalinizare a apei de mare, numărul de trepte poate ajunge până la 30 - 40. Când o astfel de instalație este inclusă în schema de încălzire regenerativă a apei de alimentare a cazanului, se realizează în funcție de condițiile unui echilibru termic cu o singură etapă sau are trei sau patru etape.

Prevenirea formării calcarului în unitățile de evaporare.

Experiența în exploatarea evaporatoarelor alimentate cu apă sărată indică dificultăți grave care decurg din formarea rapidă a depunerilor pe suprafețele de transfer de căldură, o scădere a coeficientului de transfer de căldură α și o scădere a eficienței evaporatoarelor.

Creșterea unui strat dens de depozite cristaline are loc dintr-o soluție suprasaturată ca urmare a creșterii cristalelor existente la suprafață (formarea de calcar primar), precum și datorită aderenței și adsorbției particulelor fine deja formate în apa evaporată. (formarea la scară secundară).

De regulă, formarea de scară a ambelor tipuri are loc simultan. Formarea scării la suprafață poate fi reprezentată astfel: formarea de cristale nucleate în adânciturile microrugozităților metalice; apariția unor formațiuni precum tufe de corali; umplerea spațiilor dintre ramurile „tufișului” cu particule mici din faza solidă formate în soluție și transportate la suprafața de transfer de căldură.

Metodele de efectuare a calculelor legate de evaluarea intensității formării scalei nu au fost încă dezvoltate, deoarece toți factorii care influențează acest proces nu au fost studiați în special, este necesar să se cunoască valorile exacte ale coeficientului de scară -formarea de ioni pentru parametrii reali de functionare ai evaporatorului.

Metodele de combatere a formării calcarului în evaporatoare pot fi împărțite în fizice, chimice și fizico-chimice; În plus, este posibil să se utilizeze modele și materiale speciale pentru evaporatoare pentru a reduce formarea de calcar.

Metode fără reactivi.

Metoda de stabilizare a contactului a fost propusă de Langelier și a fost numită astfel datorită absenței separării fazelor solide pe suprafața de transfer de căldură atunci când este utilizată. Se bazează pe faptul că energia de formare a cristalelor pe particulele de impurități nedizolvate este mai mică decât energia de formare spontană a centrilor de cristalizare. Cristalizarea pe substanța stabilizatoare are loc cu o suprasaturare mai mică a soluției. Datorită numeroaselor centre de cristalizare, are loc precipitarea unei cantități în exces de formatori de calcar peste solubilitatea. Ca stabilizator se folosesc materiale sfărâmate: calcar, marmură, nisip, prin stratul filtrant al căruia circulă apa evaporată.

Înălțimea filtrului trebuie să fie de 1,8 - 2 metri. Viteza de creștere a saramurii pentru a evita transportul materialului de stabilizare nu trebuie să fie mai mare de 35 m/h. Utilizarea stabilizării contactului face posibilă reducerea cantității de calcar din evaporator cu 80-90%, dar este complexă din punct de vedere structural.

Tratarea magnetică a apei presupune pomparea acesteia printr-un dispozitiv în care se creează un câmp magnetic. Se știe că instalațiile echipate cu dispozitive magnetice funcționează eficient atunci când apa nu este stabilă, adică suprasaturată cu CaCO 3 . Teoria procesării magnetice nu a fost încă formată, dar cercetările au stabilit următoarele. Conținut în apa care este transportată de tevi de otel, produse de coroziune feromagnetice și particule coloidale având sarcina electricași momentul magnetic, se acumulează în câmpul magnetic creat de aparatul magnetic. O creștere a concentrației microfazei solide în golul aparatului magnetic favorizează cristalizarea carbonatului de calciu din apă instabilă în volumul său, ca urmare a căreia rata de formare a calcarului scade, dar concentrația de nămol crește odată cu încălzirea ulterioară. și evaporarea apei supusă tratamentului magnetic. Deoarece compoziția chimică și dispersată a impurităților din apa naturală variază în funcție de sezon și regiune, iar gradul de suprasaturare a apei cu CaCO 3 depinde și de temperatură, eficiența tratamentului magnetic poate varia într-o gamă largă, până la valori zero.

Tratamentul cu ultrasunete în timpul evaporării apei se poate crea datorită elasticului vibratii mecanice medii cu energii semnificative, condiții care conduc la perturbarea cineticii cristalizării în stratul din apropierea peretelui. Acțiunea undelor ultrasonice pe suprafața de încălzire poate excita forțe de încovoiere alternante la interfața legăturilor cristaline cu suprafața, care în cele din urmă provoacă exfolierea depunerilor. Mecanismul efectului ultrasunetelor asupra formării scării nu a fost studiat pe deplin.

E.F. Tebenikhin, Metode fără reactiv de tratare a apei în centralele electrice. M.: Energoatomizdat, 1985.

Prelegerea nr. 11

Prevenirea formării calcarului în sistemele de evaporare

instalații folosind metode chimice și alte metode.

Metode chimice. Stabilizarea prin acidificare este utilizată pentru a preveni formarea de carbonat de calciu și hidroxid de magneziu pe suprafețele de transfer de căldură.

Apa naturală care conține Ca 2+ , , , CO 2 , în funcție de starea de echilibru a dioxidului de carbon a sistemului, poate fi agresivă, stabilă sau instabilă. Principalul criteriu de stabilitate a unui astfel de sistem, utilizat în practică, este „indicele de stabilitate” propus de Langelier.

Pentru apele naturale se indeplinesc urmatoarele relatii: pH = ≥ pH fapt. Diferența dintre valorile actuale și cele de echilibru este notată cu Y și se numește indice de stabilitate sau indice Langelier:

Fapt pH – pH egal = Y.

La Y = 0 apa este stabilă, la Y< 0 она агрессивна, при Y >0 apa este instabilă și capabilă să formeze sedimente. La tratarea apei stabilizate prin acidificare, indicele de stabilitate este asigurat a fi aproape de zero. Cunoscând natura modificării pH-ului fapt = f 1 (Sh) și pH egal = f 2 (Sh) cu scăderea alcalinității apei ca urmare a acidificării, putem rezolva aceste ecuații în raport cu ΔSh (reducerea alcalinității la o stare stabilă).

Doza necesară, mg/kg, sulfuric tehnic sau acid clorhidric poate fi determinat prin formula:

unde e este masa echivalentă a acidului, mEq/kg;

Doza de acid depinde de alcalinitatea apei de alimentare, de temperatura procesului de distilare și de frecvența evaporării și este de obicei de 70-90% din alcalinitatea apei de alimentare. O supradoză de acid poate provoca coroziunea materialelor structurale ale instalației de evaporare și, prin urmare, este necesară o monitorizare atentă a procesului de dozare. Utilizarea bisulfatului de sodiu este similară cu acidificarea, deoarece ionii de hidrogen se formează ca urmare a disocierii NaHSO 4.

Clorura ferică poate fi utilizată pentru acidificare, în acest caz, împreună cu ionul de hidrogen, în timpul hidrolizei se formează o suspensie de hidroxid de fier, ale cărei particule servesc drept centre pentru cristalizarea formatorilor de calcar.

Metode fizico-chimice. Acestea se bazează pe utilizarea de reactivi chimici, aditivi și agenți tensioactivi introduși în apa evaporată în cantități atât de mici (1–20 mg/kg), încât reacția lor cu impuritățile apei nu joacă un rol semnificativ. Eficacitatea unor astfel de aditivi se datorează faptului că, datorită activității lor mari de suprafață, cristalizarea formatorilor de calcar pe suprafața de încălzire este brusc redusă. Agenții tensioactivi sunt adsorbiți sub formă de peliculă monomoleculară pe suprafața cristalelor de semințe sau împiedică aderența acestora la suprafață.

Unele substanțe anticalcar, prezente de obicei în apă sub formă de micele și micromolecule, se caracterizează prin proprietăți puternice de stabilizare-peptizare care pot împiedica coagularea particulelor într-o gamă largă de conținut de fază solidă.

În plus față de reactivii enumerați, sunt utilizați și unii agenți de complexare, de exemplu, hexametafosfat de sodiu Na(NaPO3)6 și alți polifosfați.

La temperatură ridicată(până la 120 0 C) și duritate mare a apei, utilizarea de reactivi anticalcar care conțin acid poliacrilic, săruri EDTA (Trilon B), sulfonol și altele au dat un efect bun.

În plus față de cele de mai sus, calcarul este îndepărtat (curățat) de pe suprafețele dispozitivelor folosind o metodă chimică folosind reactivi - acid sulfuric, acid clorhidric, lămâie, oțet și altele.

Metode tehnologice de limitare a formării de scară. Ele sunt utilizate în principal în instalațiile de evaporare cu secțiuni de încălzire cu tuburi verticale. Exemple de metode tehnologice pentru limitarea formării calcarului pot fi utilizarea eliminării organizate a gazelor (suflare de gaz) a evaporatoarelor pentru a satura apa de alimentare cu dioxid de carbon. În timpul descompunerii termice a bicarbonaților, dioxidul de carbon este eliberat în faza gazoasă. Amestecând-o cu apă într-o cantitate care depășește valoarea de echilibru, apei i se conferă proprietăți agresive față de carbonatul de calciu, care împiedică eliberarea acestuia în încălzitoarele de apă de alimentare. Trebuie avut în vedere că atunci când există un conținut în exces de dioxid de carbon în apă, care reduce pH-ul, procesele de coroziune ale materialelor structurale se intensifică.

Metode de obţinere a aburului pur în instalaţiile de evaporare.

Contaminarea aburului saturat cu compuși anorganici este asociată, în primul rând, cu antrenarea umidității (antrenare mecanică) și, în al doilea rând, cu solubilitatea anumitor substanțe în vapori de apă. Principala contribuție la poluarea cu abur o are antrenarea mecanică (picurare). De obicei, apa evaporată se realizează sub formă de picături cu dimensiuni cuprinse între 0,5 și 3 microni, formate prin distrugerea bulelor de abur care se extind dincolo de volumul de apă.

Îndepărtarea sărurilor cu abur este intensificată atunci când apa din evaporator face spumă, iar structura spumei depinde de sarcina și presiunea din evaporator. Trebuie subliniat faptul că modelele de antrenare a picăturilor de umiditate de către abur funcționează în același mod atât pentru instalațiile de evaporare, cât și pentru alte unități producătoare de abur. Pentru a asigura o puritate ridicată a aburului în evaporatoare se utilizează: separarea volumetrică în spațiul de abur, pentru care înălțimea spațiului de abur se alege să fie de cel puțin 1,5 metri, iar pentru soluții cu spumă puternică - 2,5 - 3 metri; foi perforate în fața țevilor de primire a aburului pentru a egaliza vitezele aburului în această zonă; separatoare cu jaluzele pentru a capta picăturile de umezeală.

Un remediu eficient Pentru a asigura puritatea aburului este să spălați aburul cu apă de alimentare. Spălarea se realizează de obicei prin barbotarea unor bule mici de abur printr-un strat de apă de spălare, al cărui conținut de sare este semnificativ mai mic decât conținutul de sare al apei evaporate, ceea ce asigură o eficiență de spălare de cel puțin 90%. La cerințe ridicate la calitatea distilatului, spălarea cu abur se efectuează cu condensat extern sau intern, în unele cazuri, se organizează spălarea cu abur în două etape; Măsurile avute în vedere fac posibilă obținerea unui distilat prin alimentarea evaporatoarelor cu apă dedurizată care îndeplinește cerințele PTE ale centralelor și rețelelor electrice, utilizat pentru alimentarea fără epurare suplimentară ca apă (alimentare) suplimentară a cazanelor cu tambur. La unitățile de alimentare cu cazane cu trecere o dată, este necesară purificarea suplimentară a distilatului la o instalație de tratare a deșeurilor.

| | | | | | | | | | | 12 | | |

§ 132. Îndepărtarea gazelor dizolvate din apă

Cel mai adesea, procesul de tratare a apei necesită îndepărtarea dioxidului de carbon, oxigenului și hidrogenului sulfurat. Toate cele trei gaze sunt gaze corozive care provoacă sau îmbunătățesc procesele de coroziune a metalelor. Dioxidul de carbon este, de asemenea, agresiv față de beton.

Capacitatea acestor gaze de a provoca și intensifica procese corozive, precum și mirosul neplăcut pe care hidrogenul sulfurat îl conferă apei, necesită în multe cazuri o îndepărtare cât mai completă a acestora din apă.

Un set de măsuri legate de îndepărtarea din apă a gazelor dizolvate în acesta se numește degazare a apei.

Se folosesc metode chimice și fizice de degazare a apei.

Esența primului este utilizarea anumitor reactivi care leagă gazele dizolvate în apă. De exemplu, dezoxigenarea apei poate fi realizată prin introducerea de sulfit de sodiu, dioxid de sulf sau hidrazină în ea. Sulfitul de sodiu, atunci când este introdus în apă, este oxidat de oxigenul dizolvat în apă la sulfat de sodiu:

2Na2SO3 + O2 -> 2Na2SO4.

Când se utilizează dioxid de sulf, se formează acid sulfuros:

SO2 -f H2O -»- H2SO3,

care este oxidat de oxigenul dizolvat în apă la acid sulfuric:

2H2SO3-f O2-*-2H2SO4.

Un reactiv chimic care poate fi utilizat pentru a realiza

dezoxigenarea aproape completă a apei este hidrazina.

Când este introdus în apă, oxigenul se leagă și azotul inert este eliberat:

N2H4 + O2->-2H2O-f-N2. Dura metoda chimica

dezoxigenarea apei este cea mai avansată, dar în același timp și cea mai scumpă datorită costului ridicat al hidrazinei. Prin urmare, această metodă de utilizare este în principal pentru îndepărtarea finală a oxigenului din apă după metode fizice de deoxigenare.

Un exemplu de metodă chimică pentru îndepărtarea hidrogenului sulfurat din apă este tratarea apei cu clor:

a) cu oxidare la sulf:

HJS + C12-»-S + 2HCI;

b) cu oxidare la sulfați:

Aceste reacții (precum și reacțiile intermediare de formare a tiosulfaților și sulfiților) se desfășoară în paralel în anumite proporții, în funcție în primul rând de doza de clor și de pH-ul apei. Metodele chimice de îndepărtare a gazelor prezintă următoarele dezavantaje: a) necesitatea utilizării de reactivi care complică și măresc costul tratării apei; b) posibilitatea deteriorării calității apei în cazul în care se încalcă dozajul de reactivi. Ca urmare, metodele chimice de îndepărtare a gazelor sunt folosite mult mai puțin frecvent decât cele fizice.

Metodele fizice de îndepărtare a gazelor dizolvate din apă pot fi efectuate în două moduri: 1) apa care conține gazul de îndepărtat este adusă în contact cu aerul dacă presiunea parțială a gazului de îndepărtat în aer este aproape de zero; 2) se creează condiții în care solubilitatea gazului în apă devine aproape de zero.

Folosind prima metodă, adică folosind aerarea apei, dioxidul de carbon liber și hidrogenul sulfurat sunt de obicei îndepărtate, deoarece presiunea parțială a acestor gaze în aerul atmosferic este aproape de zero.

A doua metodă, de obicei, trebuie să se recurgă la deoxigenarea apei, deoarece la o presiune parțială semnificativă a oxigenului în aerul atmosferic, oxigenul nu poate fi îndepărtat din acesta prin aerarea apei. Pentru a elimina oxigenul din apă, acesta este adus la fierbere, la care solubilitatea tuturor gazelor din apă scade la zero. Apa este adusă la fierbere fie prin încălzire (dezaeratoare termice), fie prin reducerea presiunii la o valoare la care apa fierbe la temperatura dată (degazare cu vid).

Îndepărtarea gazelor dizolvate din apă în timpul tratării apei se realizează cu ajutorul degazoarelor diverse tipuri, care, după proiectarea lor structurală, natura mișcării apei și aerului și a mediului în care se desfășoară procesul de degazare, pot fi clasificate astfel:

1) degazoare de film, care sunt coloane, încărcă

căsătorit cu unul sau altul atașament (lemn, inele Raschig etc.),

prin care apa curge într-o peliculă subțire. Duza este folosită pentru a crea

suprafata dezvoltata de contact intre apa si aerul injectat

ventilator spre curgerea apei;

2) degazoare cu bule, în care mă mișc încet

Aerul comprimat este suflat prin apa care curge;

3) degazoare cu vid, unde, folosind dispozitive speciale

(pompe de vid sau ejectoare cu jet de apă) creează o astfel de presiune

temperatura la care apa fierbe la o anumită temperatură.

În tehnologia de tratare a apei se folosesc în principal degazoarele cu peliculă, iar cele cu vid (sau termice) sunt folosite pentru dezoxigenarea apei. Degazarele cu barbotare sunt folosite ca o excepție din cauza costului de operare relativ ridicat (consum de energie electrică pentru comprimarea aerului).

La proiectarea degazoarelor, trebuie determinate următoarele cantități: aria secțiunii transversale a degazorului, debitul de aer necesar, suprafața duzei necesară pentru a obține un anumit efect de degazare.

Aria secțiunii transversale a degazoarelor trebuie determinată de densitatea de irigare admisă a duzei, adică consumul de apă, pe 1 m2 de secțiune transversală a degazorului. La îndepărtarea profundă a dioxidului de carbon din apă (până la 2-3 mg/l) la degazoarea încărcată cu inele Raschig (25X25X3 mm), densitatea de irigare admisă a duzei este de 60 m3/(m2"h), debitul specific de aer este de 15 m3/m3; la degazoarele încărcate cu ambalaj de lemn din scânduri, 40 m3/(m2“h) și respectiv 20 m3/m3; la dezoxigenarea apei cu ajutorul degazoarelor cu vid, densitatea de irigare admisă a duzei este de 5 m3/(m2“h).

Suprafața necesară a duzelor încărcate în degazor este determinată de formula dată la § 131. Metodele de determinare a cantităților rămase incluse în această formulă sunt, de asemenea, indicate acolo. Valorile K se găsesc pentru fiecare tip de degazator folosind graficele corespunzătoare1.